DE1553258A1 - Drehkolben-Membranpumpe - Google Patents

Description

• Drehkolben-Membranpumpe Die Erfindung bezieht sich auf Drehkolben-Membranpumpen und geht aus von Drehkolben-Membranpumpen der Art, bei denen ein zylindrisches hohles Pumpengehäuse (Stator) eine Membrane enthält, die sich der -Innenwand des Gehäuses entlang erstreckt. Im Stator dreht sich der unrunde, mit als Arbeitskanten ausgebildeten Vorsprüngen versehene Kolben. Diese Arbeitskanten drÜcken bei Pumpen bekannter Bauart die Membrane an die Gehäuseinnenwand an und drängen die zwischen Membrane und Stator befindliche FlÜssigkeit während des Umlaufs vor sich her und fördern auf diese Weise-vom Pumpeneinlauf zum -austritt.
• Bei einer bekannten Abwandlung derartiger Pumpen sind statt einer Membrane, die zwischen sich und der zugehören-Gehäuseinnenwand die volumenveränderlichen Arbeitsräume bildet, zwei Membranen vorgesehen, deren äußere sich auf die Gehäuseinnenwand abstÜtzt und an deren innerer die Arbeitskanten des Drehkölbens entlangstreifen. Bei einer solchen Pumpe können auch die beiden Membranen durch einen der Gehäuseinnenwandung fol-Senden Schlauch eraetzt sein. Nachteilig bei diesen bekannten Pumpen ist der schnelle Verschleiß der Membrane infolge der großen Reibung, die an den Arbeitskanten auftritt. Selbst wenn in bekannter Weise bei Pumpen, deren Doppelmembran aus einem eingelegten Schlauch besteht, die Reibung dadurch verringert wird, daß nicht Drehkolbenkanten Über den Schlauch gleiten, sondern kleine Walzen über ihn gerollt werden, bleIbt doch eine große Örtliche Kraftwirkung, die zu starker Beanspruchung und vorzeitigem Verschleiß führt. Hinzu kommt bei allen bekannten Pumpen eine nur ungenügende Saugfähigkeit infolge relativ geringer Meinbranelastizität und die Unmöglichkeit des Pumpenbetriebes bei hohen Eintritts- und Austrittsdrücken infolge ungenügender Festigkeit der Membrane.
• Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und eine betriebssichere Membranpumpe zu schaffen, die bei relativ hohen Eintritts- und Austrittsdrücken arbeiten kann sowie eine hohe Saugfähigkeit besitzt, die der von Kolbenpumpen nahekommt.
• Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß in einer Drehkolben-Membranpumpe der Raum zwischen Kolben und Membrane mit Hilfsflüssigkeit gefüllt und durch den Kolben berührende Schieber in einzelne Abschnitte unterteilt ist. Die Schieber sind hierbei zwischen den Eintritts- und Austrittskanälen der Pumpe so angeordnetg daß sie während des gesamten Ümlaufs des Kolbens mit diesem in BerUhrung bleiben. Die Arbeitsl=ten sind vorzugswdise paarweise so zu Gruppen vereinigt, daß der Ab- stand zwischen den Kanten jedes Paares gleich oder größer ist als der Zwischenraum zwischen benachbarten Eintritts- und Audtrittskanälen.-Nach einer vorzugsweisen Ausführungsform der Pumpe werden die Räume zwischen Kolben und Membranen in der Nähe der Schieber über einstellbare Drosseln mit Hilfe von Rohrleitungen mit einem Zuspeisebehälter für HilfsflÜssigkeit verbunden, wobei eine der Rohrleitungen ein Rückschlagventil enthält.
• Es ist weiterhin vorteilhaft den Zuspeisebehälter für HilfsflÜssigkeit luftdicht auszubilden und darin eine Membrane anzuordnen, die den Behälter in zwei Räume unterteilt. Hierbeiwird einer der Räume mit der Pumpenzuleitung verbunden, um im Zuspeiesebehälter einen Druck zu erzeugen, der ungefähr gleich dem Druck am Pumpeneintritt-ist.
• Als Pumpenantrieb ist zweckmäßig eine luftdicht geschlossene Antriebseinheit, z.B. einen Elektromotor zu verwenden, bei dem das Aussickern der HilfslÜssigkeit aus der Pumpe verhindert ist. Ein weiterer Vorteil kann erreicht werden, wenn die den Schiebern benachbarten Raumabschnitte zwischen Kolben und Membranen mit einem Zuspeisebehälter für Hilfsflüssigkeit verbunden werden, wobei'auch vom Pumpeneinlauf fÜr das Fördermedium eine Leitung zum Zuspeisebehälter verläuft und dieser eine Trennmembran enthält, die die von diesen beiden Leitungen beaufschlagten Räume voneinander trennt, wobei auf dem Verbindungswege zwischen Zuspeisebehälter und den genannten Raumabschnitten zwischen Kolben und Membranen ein luftdicht abgeschlossenes Regelorgan einzubauen ist, durch das die Strömung zwishhen Behälter und diesen Abschnitten gesteuert wird. Weiterhin werden erfindungsgemäß diejenigen HilfsflÜssigkeitsräume zwischen Kolben und Membranen, die an die Druckabschnitte der Membranen angrenzen, Über eine Rohrleitung mit der Hilfsablaufanlage verbunden, in der ein Druck aufrechterhalten wird, der gleich oder etwas geringer als der Pumpenförderdruck ist. Diejenigen HilfsflÜssigkeitsräume, die an die Saugabschnitte der Membranen angrenzen, werden Über eine Rohrleitung mit der Hilfsspeiseanlage verbunden, in der ein Druck aufrechterhalten wird, der gleich oder etwas geringer als der Druck am Pumpeneintritt ist.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es wÜnschenswert, in der Hilfsablaufanlage einen DruckflÜssigkeitsspeicher und eine Hilfspumpe vorzusehen, deren Förderdruck mittels Drosselventils, vorzugsweise eines Faltenbalgventils, geregelt wird. Dieses Ventil wird durch den FÖrderdruck der Hauptpumpe gesteuert und beim Ablaufen der HilfsflÜssigkeit von dieser durchflossen.
• Es ist weiter wünschenswert, in der Hilfsspeise'anlage einen luftdicht geschlossenen Behälter fÜr Hilfsflüssigkeit vorzusehen, der Über eine Rohrleitung mit Druckflüssigkeitsspeichet, RÜckschlagventil und regelbarer Drossel mit der Hauptpumpp #verbunden ist.
• Es ist auch zweckmäßig, den luftdichten Behälter fÜr Hilfsflüssigkeit Über eine Rohrleitung und ein Reduzierventil mit einer Druckgas-, z.B. einer Druckluftquelle zu verbinden, wobei das Reduzierventil durch den Druck am Pumpeneintritt so _gesteuert wird, daß im Behälter ein Druck erzeugt wird, der gleich oder etwas geringer als der Druckam Pumpeneintritt ist.
• Die in den Rohrleitungen, die die-Pumpe mit dem Behälter für HilfsflÜssigkeit verbinden, eingebauten regelbaren Drosseln sind vorzugsweise paarweise angeordnet und gemeinsam gesteuert. Die zwischen den Membranen und dem Pumpengehäuse be.findlichen Arbeitsraume fÜr das Fördermedium kÖnnen parallel oder in Reihe verbunden werden oder getrennt voneinander bleiben, wenn etwa Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Eigenschaften oder in verschiedenen physikalischen Zuständen zu fÖrdern sind. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
• Es zeigt: Fig-0 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe mit Zuspeiseanlage fÜr die IlilfsflÜssigkeitsräume-Fig. 2 den Querschnitt einer mit Überdruck am Eintritt arbeitenden Pumpe mit Zuspeiseanlage für Hilfsflüssigkeitsräume; 3 den Querschnitt einer Pumpe mit Regelschieber zur Einstellung der Pumpenförderleistung; Fig. 4 den Schnitt nach Linie I-I in Fig.
• Fig. 5 den Querschnitt einer Pumpe mit außerhalb der Pumpe angeordneter selbsttätiger Druckregelung für Ausgrleichsräume; fig. 6 die schematische Darstellung der in Reihe verbundenen Arbeitsräume der Pumpe-, Fig. die schematische Darstellung der Verbindung zwischen Pumpe und Behälter beim Fördern von zwei verschiedenen Flüssigkeiten und Fig. 8 die schematische Darstellung der parallel verbundenen Arbeitsräume der Pumpe.
• Einander entsprechende Teile allen Zeichnungen durch dieselben gekennzeichnet.
• Die Pumpe besteht aus einem Pumpengehäuse (Stator) 1 (Fig.1) mit zylindrischer Innenfläche, an die durch abgefederte Schieber 3 getrennten Membranen 2 angeordnet sind. Auf der Pumpenwelle 4 sitzt der profilierte Kolben 5 mit den paarweise angeprdneten Arbeitskanten 6.
• Der Abstand zwischen den Kanten jedes Paares ist größer als die Abstände zwischen den einander nächstliegenden Ein- und Austrittskanälen 14- und 15. Der Raum zwischen Kolben 5 und Meinbranen 2-ist durch die Schieber 3 in einzelne Abschnitte unterteilt, die sich weiter in Saugräume 7, Druckräume 8 und mit HilfsflÜ--sigkeit gefÜllte Zwischenräume 9 aufteilen lassen, Saugabschnitte 7 und Druckräume 8 stehen Über die Rohrleitungen 10 und 11 mit der Zuspeiseanlage für HilfsflÜssigkeit in Verbindung.
• Beim Rotieren des Kolbens 5 in Pfeilrichtung (Fig. 1) strÖmt die Flüssigkeit aus dem Behälter 12 über die Rohrleitung 13 in die Eintrittskanäle (Saugkanäle) 14 und wird Über die Austrittskanäle (Druckkanäle) 15 in die Druckleitung 16 gedrÜckt. Ansaugen der FörderflÜssigkeit und HerausdrÜcken derselben aus den Arbeitskanälen erfolgen unter Einwirkung der Arbeitskanten 6 des Kolbens 5 uüd des Drucks-der Hilfsflüssigkeit in den Abschnitten 7 und 8.
• Beim Betrieb ändern sich die Volumina der Räume zivischen dem Kolben 5,-den kiembranen 2 und den Schiebern 3, wodurch eine periodische Einwirkung des-Drucks der HilfsflÜssigkeit auf die Membranen 2 entsteht, die eine periodische Änderung der Volumina der ArbeiU'-skanäle und das Uberströmen der Hilfsflüssigkeit zwischen den Vorsprüngen 6 und den Membranen 2 in der der Drehrichtung des Laufrades 5 entgegengesetzten Richtung bewirkt.

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  keit aus dem Pumpenkörper au.-#zugl,-ichen" eine "uE3jei#t;ca-nlage

  vor-rcsehcn. )Sic ent-hUlt einen j3chälter 17 für Hilfsflüssim-

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  r,chle,["ventil 18 mit den verbunden ist.

  Mit liilfc (Icr 'ijunpeiiiennlage knnn der 11umpenbetrieb, in!-be-

  nondcre die Fördermen"#o, -#cregolt veorden. 21,u diesem vind

  in den Rohrleitungen 10 und 11 reßelbare Drosseln 19 und 20

  ein-ebaut, mit deren Flilfe die 1.-len,-e der im

  Li

  11umpenkÖrper und folglich auch die verbleibenden Volumina

  der L3-.iuß-arbcit.i3räum(, 14 und Drucktirbcitsräume 15 der Arbeits-

  Icanäle geändert werden können.

  In konstruktiver Hinsicht kÖnnen Drosseln 19 und 20 zu einem Organ vereinigt werden, das von Hand oder, wie dies ci beispiels#-,eis-- in 2ig. 3 gpzeigt ist, und noch zu beschreiben sein wird, durch eine selbsttätige Regelanlage gesteuert werden kann.
• Die beschriebene Zusreiseanlage kann auch verwandt werden, wenn die Pumpe mit Selbstansaugung arbeitet. Die durch die 1..,embranen 2 gebildeten Arbeitskanäle kÖnnen parallel (Fig.1 und 8) oder in Reihe (Fig. 2 und 6) verbunden worden oder getrennt voneinander arbeiten (Fig.
• Fig. 2 stellt eine Pum-. pe mit Zuspeiseanlage für die Auscleichsräume 7 und 8 dar, wobei die'Pumpe bei EinlaufÜberdruck arbeitet. Der Behälter 21 (Fig. 2) der Zuspeiseanlage ist luftdicht und enthält eine Membrane 22, die ihn in zwei Räume unterteilt und zwar in Raum 23 mit Hilfsflüssigkeit und in Raum 24 mit FörderflÜssigkeit. Der Zulauf 13 ist durch die Rohrleitung 25 mit dem Raum 24 verbunden. Hierdurch wird gleicher Druck am Pumpeneintritt und Im Raum 23 sichergestellt. Es strömt, wenn Flüssigkeit aus den Ausgleichsabschnitten 7 und 8 der Pumpe aussickert, PlÜssigkeit aus dem Baum 23 Über das Ventil 18 in die Räume 7 und 8. Der Druckunterschled, zivisahen den Räumen 7 und 23 wird durch die 764erkraft und den wirksamen Querachnitt des Ventils 18 bestimmt und hängt nicht von der DruckhÖhe am Pumpeneintritt ab.
• In YIS. 3 und 4 Ist eine Ilumpe mit luftdicht abgeschlossenem Elektromotor -ezei"3t. In diesem Falle kann keine Hilfsflüssigkeit aus den Ausgleichsabschnitten der Pumpe aussickern und'es ist keine Zuspeiscanlage erforderlich. Trotzdem sind die Membranen 2 bei beliebigem Druck an der Pumreneintrittsseite entlastet.
• Es wird, wenn der FÖrdorstrom geregelt werden muß, ein Behälter 26 vorgesehen, der durch eine Membrane 27 in zwei Räume m#erteilt ist und zwar in Raum 28 mit HilfsflÜssigkeit und in Raum 29 mit Förderflüssigkeit. Der Raum 2# ist durch die Rohrleitung 30 mit der Zuleitung 13 verbunden. Das FassungsvermÖgen des Raums 28 ist -,leich oder geringer als die Fördermenge des Pumpe je Kolbenumdrehung bei größtem Förderstroin. Zum Regeln ist der Raum 28 durch die Rohrleitung 31 und Über das Regelorgan-den abgefedertcn, durch den Nlektromagneten 33 gesteuerten iSchieber 32 - mit den Räumen 7 und 8 verbunden. Das Gehäuse des Schiebers 32 ist luftdicht abgeschlossen. Durch Verbinden des Raumes 28 mit den Räumen 7 und 8 wird die FlÜssigkeitsmonge in letzteren entweder vergrößert oder vermindert und folglich der Förderstrom der Pumpe geändert. Aus 219- 5 ist eine Pumpe mit außerhalb ihrer selbst angeordneter selbsttätiger Druckregelung für Ausgleichsabschnitte und 8 ersichtlich.
• Die Bäume der Abschnitte 8 sind Über die Rohrleitung 34 mit dem DruckflüasiEkeitasPolcher 35 verbunden, in dem ein Druck

  auf rechtej:#ialten .ird, dc:r C,1-cict. o--'z r t twas g; rin-.-'t-r

  d e r Pump c nförderdruck ist. Dies wird durch die 36

  und das Drosselventil 37 mit Faltenbals sichergestellt. Die Stellung des Ventils 37 wird durch den Druckunterschied zwischen iDpeichgr 35 und Druckleitung 16 bestimmt. Letztere ist mit dem Innenraum des Faltenbalges des.Vontils 37 durch die Rohrleitung 33 verbunden. Beim Rotieren des Kolbens 5 ändern sich die Volumina der Raumabschnitto.3 und Flüssigkeit durch-#,trUmt die Rohrleitung 34, die die Häume 8 und den Speicher 35 verbindet. Die ]Räume 7 sind durch die Rohrleitung 40 mit dem FlÜssigkeitsspeicher 39 verbunden, in dem ein dem Druck am Fümpeneintritt gleicher oder kleinerer Druck aufrechterhalten wird. Dieser Druck könnte ebenso wie im Speicher 35 durch eine Hilfspumpe und Ventil erzeugt werden. In Fig. 5 ist aber eine andere Konstruktion -ezei,-t, b-z#i der der Druck im .'#'peicher 39 durch den Druck im Behälter 41- bestimmt wird.
• f)!_%, in den Räumen 7 befindliche FlÜssigkeit strÖmt, wenn sich die Volumina dieeer Uäume ändern, in den Speicher 39 und in umgekehrter Achtun-Der Druck in den Uaumabschnitten 7 wird etwas geringer gehalten als der Druck am Pumpeneintritt, wodurch die erforderliche FüllunG der Eintrittsabschnitte 14 der Arbeitskanäle mit FÖrderflüssigkelt sicherg ,estellt wird. Der Druckunterschied wird mit Hilfe des RÜckschlagventils 42 und des Reduzierventils 43 erzeugt.

  Der Behälter 41 steht, wenn die Pumpe mit #'3clbst"in":,cLuP;unrr

  arbeitet, mit der Außenluft oder Über das V##ntil 44 plit-

  einer Vakuuninnlaße in V,#rbilidun','. Glig 1-ulalE, mit bber-

  dri,ck am Eintritt arbeitet, ist der Druck im Behälter 41

  ,Bleich oder etwas Serin-er als der ..)ruck

  Dies wird. durch Verbinden des Druckluftpol,-jtc-,.ru, das sich

  Über der FlÜssigkeit im Behälter 41 befindet, Über dtis ."to-

  ruziervontil 43 mit der Proßluftleitun- 45 erreicht.

  ,.3

  Bei Druchschwankunr#on am l'umiielieintritt v-ird mittels der an

  der #3pu.-leitung 13 .3n-.,c.-,chlo.-senen Rohrleitun.r# 46 iind dem

  1.

  Heduzierventil 43 der DrucIv 'c.,1# 1)rucli-#liift-i#ols-L-err# im 1130häl-

  ter 41 dntsprechend -besteuert.

  Zum Reg, ln C-er IuinienfZ#rderleistunG ist in Oio, '#ollrlcitiin!"

  4-0 ein (Drossolventil) 47 ein,-,0,b,-lut. mit Hilfe

  desselben -v.erden die, Ii'lÜs.#"i.,#Iceitsmenren in den i"iUuiiieil 7 lind

  damit auch die .-eUndert.

Claims (1)

1. PatentansprÜche Drehl-olben-'iVieiiibi#E,ii-.--.uiii-r)e mit einem zylindrischen Pumpen-lehäuse, an dez-j!#-;en innerer Wandung VIembranen angeordnet -lzind, auf denen die Arbeitskanten eines Drehkolben#j vorbeistreifen, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen Kolben (5) und Elembranen (2) mit HilfsflüGsigkeit gefüllt und durch den Kolben (5) berührende zwischen den Eintritts- und Austrittskanälen (14,15) angeordnete Schieber (3) in einzelne Abschnitte unter-teilt ist, wobei die Arbeitskanten (6) des Kolbens (5) derartig zu Gruppen vereinigt sind, daß der Abstand zwischen den Kanten jeder Gruppe gleich oder größer als der Ab- stand zwischen den Eintritts- und Austrittskanälen #l4,15) ist. 2.Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die HilfsflÜssigkeibsräume (7 und 8) zwischen Kolben (5) und Membranen (2) Über in der Nähe der Schleber (3) mündende Rohrleitungen (10,11 ) mit regelbaren (19 und 20) mit dem Zuspeisebehälter (17,21) fÜr HilfsflÜssigkeit verbunden sind, wobei eine (10) der Rohrleitungen ein Rückschlagventil (18) enthält. 3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter (17) der Raum über der Flüssigkeit mit der Atmosphäre oder einem einen gleichbleibenden Druck aufrechterhaltenden Z'.')yotem verbunden i.st. 4. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuspeisebehälter (21) fÜr HilfsflüsSigkeit luftdicht ist und eine l#Iembrn.ne (22) enthält, die den Behälter in zwei Räume (23 und 24) unterteilt, von denen der eine (24) mit dem Pumpenzulauf (13) verbunden ist. 5. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Pumpenantrieb ein luftdicht geschlossener Antrieb verwandt wird, der das Aussickern von Hilfsflüssigkeit aus der Pumpe verhindert. 6. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumabschnitte e7 und 8) zwischen Kolben (5) und Membranen (2) sowie die Einlaufleitung (13) der Pumpe mit dem Zuspeisebehälter (26) für Hilfsflüssigkeit verbunden sind, der eine Membrane (27) enthält, die die erwähnten Räume (7'und 8) von der Einlaufleitung (13) trennt, wobei auf dem Verbindungswege zwischen Zuspeisebehälter (26) und Abschnitten (7 und 8) ein luftdicht abgeschlossenes Regelorgan (32) eingebaut ist, durch das die StrÖ-mung zwischen Behälter (26) und den Räumen (7 und 8) gesteuert wird. 7. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhilfsräume (8) über Rohrleitung (38) mit der Hilfsablaufanlage verbunden sind, in der ein Druck aufrechterhalten wird, der gleich oder etwas geringer als der PumpenfÖrderdruck ist und Hilfssaugräume (7) über eine Rohrleitung (40) mit der Hilfsspeiseanlage verbunden sind, in der ein Druck aufrechterhalten wird, der gleich oder etwas geringer als der Druck am Pumpeneintritt ist. 6. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hilfsablaufanlage bzw. Speiseanlage ein DruckflÜssigkeitsspeicher (35) und eine Hilfspumpe (36) vorgesehen sind, deren FÖrderdruck mittels Drosselventils (37) vorzugsweise eines Faltenbalgventils, gnregelt wird, wobei dieses Ventil durch den Förderdruck der Hauptpumpe gesteuert und beim Ablaufen der llilfsflÜssigkeit von dieser durchflossen wird, wobei die Hilfsspeiseanlage einen luftdiciit geschlossenen Behälter (41) fÜr HilfsflÜssig,-kr#it besitzt, der über eine Rohrleitung (40) einen DruckflÜssipkeitsspeicher (39), ein RÜckschlagventil (42) und regelbare Drossel (47)-mit der Hauptpumpe verbunden ist. 9. Pumpe nach Ansprüchen 2 bis 6 und 8, dadurch gekennzeichnete daß der luftdichte Behälter (41) für HilfsflÜssigkeit über eine Rohrleitung (45) und ein Reduzierventil (43' W mit einer Druck,-asquelle verbunden ist, wobei da-- Rc- duzierv.,-#ntil (43) durch den Druck am EumpeneiniGritt co gesteuert wird daiß im Bell(-*,41-ber (41) ein Druck er-rugt. CD 1 # tzu wird, der Gl-ich oder etwai geringer als dor Ij'ruc'# z3.#2 peneintritt ist. iL. nach Anspruch 2, dadurcii rekennzeiclinet, duß dJE- in den Rohrleitungen !.,10 und 11), dic dic JI-Umpe mit d,##n z,uspeisebeliält(-r in Yi.g. 1 oder 21 in Fig. 2' -f.-Ur ,"3ilfsflii3siCkei-b -verbindon, -##ingebaute 719 und "0" an"ec-)-iiiiiet i-incl ird. 11 I-uinpc nach- AnsprÜchen, 1 bis ].0, dadu:r.,cii daf3 dio Ci -r l'iipirc il 'arallel verbunder. 12. 1-,'ui#11--o nach An.-prüchen 1. bi.- 10, daß die 1111-1u, in Yi 15. liiiaie nach 1 bis, I.(-;, J.,'adurch -,uneben ,]"iß die Jer lIuml#c-, in unabliL O'n, ,-schaltet sind, die zur FörderunG voil unterschiedlichen Eigenschaften oder in unterschiedlio,-#e11 1)11.9#sikalic#cliell iii"#t3änden dionen.